文档内容
第 3 章 基因工程、第 4 章 生物技术的安全性与伦理问题
第 1 节 重组 DNA 技术的基本工具
[必备知识]
1．基因工程是指按照人们的愿望，通过转基因等技术，赋予生物新的遗传特性，创造出更符合人们
需要的新的生物类型和生物产品。从技术操作层面看，由于基因工程是在 DNA 分子 水平上进行设计和施
工的，因此又叫作 重组 DNA 技术 。(P67)
2．1944年，艾弗里等人通过肺炎链球菌的转化实验，不仅证明了遗传物质是 DNA，还证明了DNA
可以在同种生物的不同个体之间转移。(P68“科技探索之路”)
3．切割DNA分子的工具是限制性内切核酸酶，简称限制酶，这类酶主要是从原核生物中分离纯化出
来的。它们能够 识别双链 DNA 分子 的特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开，
产生黏性末端或平末端两种形式的末端。(P71)
4．DNA连接酶主要有两类，一类是 E.coli DNA 连接酶 ，另一类是 T4 DNA 连接酶 。后者既可以“缝
合”双链DNA片段互补的黏性末端，又可以“缝合”双链DNA片段的平末端，但连接平末端的效率相对
较低。(P72)
5．质粒是一种裸露的、结构简单、独立于真核细胞细胞核或原核细胞拟核 DNA之外，并具有自我复
制能力的 环状双链 DNA 分子 。(P72)
6．载体必须具备的条件：(1)能在受体细胞中保存下来并能自我复制；(2)具有一个或多个限制酶切割
位点，以便与外源基因连接；(3)具有标记基因。(P72)
7．在基因工程中使用的载体除质粒外，还有噬菌体、动植物病毒等。它们的来源不同，在大小、结
构、复制方式以及可以插入外源DNA片段的大小上也有很大差别。(P73)
8．DNA不溶于酒精，但某些蛋白质溶于酒精，利用这一原理，可以初步分离DNA与蛋白质。DNA
在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，它能溶于2 mol/L的NaCl溶液。在一定温度下，DNA遇二苯胺试
剂会呈现蓝色，因此二苯胺试剂可以作为鉴定DNA的试剂。(P74“探究·实践”)
[重要图解]
1．限制酶切割DNA分子产生两种不同末端的示意图(箭头表示酶的切割位置)(P71)
下图中的图1和图2分别表示的是EcoRⅠ限制酶和SmaⅠ限制酶的作用示意图，从图示可以看出，
EcoRⅠ限制酶识别的碱基序列是 GAATTC，切割位点在 G 和 A 之间；SmaⅠ限制酶识别的碱基序列是
CCCGGG，切割位点在 G 和 C 之间。图1说明，EcoRⅠ发挥作用是在 它识别序列的中心轴线两侧将 DNA的两条链分别切开，所以产生的是黏性末端，图2说明SmaⅠ发挥作用是在它识别序列的中心轴线处将
DNA 的两条链分别切开 ，所以产生的是平末端。（P71“图3-3”改编）
2．大肠杆菌及质粒结构模式图(P72)
[易错提醒]
错点1：误认为目的基因的插入位点是“随机”的
精析：目的基因的插入位点不是随机的，基因表达需要启动子与终止子的调控，所以目的基因应插入启动
子与终止子之间的部位，若目的基因插入启动子内部，启动子将失去原功能。
错点2：误认为切取目的基因与切取载体时“只能”使用“同一种酶”
精析：
(1)在获取目的基因和切割载体时通常用同种限制酶，以获得相同的黏性末端。但如果用两种不同限制酶切
割后形成的黏性末端相同时，在DNA连接酶的作用下目的基因与载体也可以连接起来。
(2)为了防止载体或目的基因的黏性末端自己连接即所谓“环化”，可用不同的限制酶分别处理目的基因和
载体，使目的基因两侧及载体上具有两个不同的黏性末端。第 2 节 基因工程的基本操作程序
[必备知识]
1．培育转基因抗虫棉主要需要四个步骤：目的基因的筛选与获取、基因表达载体的构建、将目的基
因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。(P76)
2．PCR是聚合酶链式反应的缩写。它是一项根据 DNA 半保留复制 的原理，在体外提供参与DNA复
制的各种组分与反应条件，对目的基因的核苷酸序列进行大量复制的技术。(P77)
3．PCR反应过程可以分为变性、复性和延伸三步。(P78)
4．PCR反应过程可以在 PCR 扩增仪 (PCR仪)中自动完成，完成以后，常采用琼脂糖凝胶电泳来鉴定
PCR的产物。(P79)
5．构建基因表达载体的目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且遗传给下一代，同时，使目
的基因能够表达和发挥作用。(P80)
6．基因表达载体要包括以下四个基本的结构：目的基因、启动子、终止子、标记基因。(P80)
7．启动子位于基因的上游，它是 RNA 聚合酶 识别和结合的部位。(P80)
8．标记基因的作用： 鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来 ( 或供
重组 DNA 的鉴定和选择 )。
9．花粉管通道法有多种操作方式。例如，可以用微量注射器将含目的基因的DNA溶液直接注入子房
中；可以在植物受粉后的一定时间内，剪去柱头，将DNA溶液滴加在花柱切面上，使目的基因借助花粉
管通道进入胚囊。除此之外，将目的基因导入植物细胞常用的方法还有农杆菌转化法。(P80～81)
10.转化是指目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。(P81“资料卡”)
11．农杆菌是一种在土壤中生活的微生物，能在自然条件下侵染双子叶植物和裸子植物，而对大多数
单子叶植物没有侵染能力。农杆菌细胞内含有Ti质粒，当它侵染植物细胞后，能将Ti质粒上的TDNA(可
转移的DNA)转移到被侵染的细胞，并且将其整合到该细胞的 染色体 DNA 上 。根据农杆菌的这种特点，如
果将目的基因插入 Ti质粒的TDNA中，通过农杆菌的转化作用，就可以使目的基因进入植物细胞。
(P81“资料卡”)
12．检查转基因抗虫棉是否培育成功，首先是分子水平的检测，包括通过PCR 等技术检测棉花的染
色体DNA上是否插入了Bt基因或检测Bt基因是否转录出了mRNA；从转基因棉花中提取蛋白质，用相应
的抗体进行抗原—抗体杂交，检测Bt基因是否翻译成Bt抗虫蛋白等。其次，还需要进行个体生物学水平
的鉴定。例如，通过采摘抗虫棉的叶片饲喂棉铃虫来确定Bt基因是否赋予了棉花抗虫特性以及抗性的程度。
(P82)13．在获得转基因产品的过程中，还可以通过构建基因文库来获取目的基因。(P82)
14．将目的基因导入动物受精卵最常用的一种方法是利用显微注射将目的基因注入动物的受精卵中，
这个受精卵将发育成为具有新性状的动物。在基因工程操作中，常用原核生物作为受体细胞，其中以大肠
杆菌应用最为广泛。研究人员一般先用 Ca 2 ＋ 处理大肠杆菌细胞，使细胞处于一种能吸收周围环境中 DNA
分子的生理状态，然后再将重组的基因表达载体导入其中。(P82)
[重要图解]
1．PCR反应过程示意图(P78～79)
下图为PCR反应原理示意图，图中①表示引物，该物质是 一小段能与 DNA 母链的一段碱基序列互补
配对的短单链核酸；②表示 热稳定性聚合酶（ Taq 酶） ；dCTP、dATP、dGTP、dTTP的中文名称依次是：
三磷酸胞嘧啶脱氧核苷酸、三磷酸腺嘌呤脱氧核苷酸、三磷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸 、 三磷酸胸腺嘧啶脱氧核
苷酸；③表示 变性（双链 DNA 解聚为单链） ，发生该过程的条件是温度上升到90℃；④表示复性（两种
引物通过碱基互补配对与两条单链 DNA 结合 ，发生该过程的条件是 温度下降到 50℃ 左右 ；⑤表示 延伸（ 4
种脱氧核苷酸在耐高温的 DNA 聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的 DNA 链） ，发生该过程
的条件是 温度上升到 72℃ 左右 。
2．基因表达载体构建模式图(P80)
(1)构建基因表达载体的过程，甲、乙、丙表示相关酶，甲、乙应是同一种限制酶或能产生相同末端的限制
酶，甲酶作用形成了一个切口，两个黏性末端，乙酶作用形成了两个切口，四个黏性末端；丙酶是DNA
连接酶，丙酶作用后若考虑DNA片段的两两相连情况，则会出现目的基因与目的基因连接、目的基因与
质粒连接、质粒与质粒连接三种情况，因此，需通过筛选才可获得目的基因与质粒连接的重组质粒。(2)上图为基因表达载体模式图，图中①表示启动子，它是一段有特殊序列结构的DNA片段，位于基因的
上游，紧挨转录的起始位点，它是RNA聚合酶识别和结合的部位，其作用是 驱动基因转录出 mRNA ，最
终表达出人类所需要的蛋白质。有时为了满足应用需要，会在载体中人工构建诱导型启动子，当诱导物存
在时，可以激活或抑制目的基因的表达。②表示终止子，位于基因的下游，是一段有特殊序列结构的DNA
短片段，其作用是能够使转录在所需要的地方停止下来。③表示标记基因，其作用是鉴别受体细胞中是否
含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来，如抗生素抗性基因就可以作为这种基因。
3．农杆菌转化法示意图(P81)
[易错提醒]
错点1: 混淆启动子与起始密码子，终止子与终止密码子，不明确标记基因的作用
精析：启动子≠起始密码子，终止子≠终止密码子。
(1)启动子：一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端。它是RNA聚合酶识别、结合的部位。
(2)终止子：一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的尾端。作用是使转录过程停止。
(3)起始密码子和终止密码子位于mRNA上，分别控制翻译过程的启动和终止。
(4)标记基因：一般为抗生素抗性基因或荧光基因等，其作用是鉴别受体细胞中是否含有目的基因(目的基
因是否导入成功)，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。
第 3 节 基因工程的应用
第 4 节 蛋白质工程的原理和应用
[必备知识]
1．科学家将药用蛋白基因与乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一起，通过显微注射
的方法导入哺乳动物的受精卵中，由这个受精卵发育成的转基因动物在进入泌乳期后，可以通过分泌乳汁
来生产所需要的药物，这称为乳腺生物反应器或乳房生物反应器。(P90)
2．目前，科学家正尝试利用基因工程技术对猪的器官进行改造，采用的方法是在器官供体的基因组
中导入某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因，然后再结合克隆技术，培育出不会引起免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。(P91)
3．用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类一般称为基因工程菌。(P91“相关信息”)
4．蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过改造或合成基因，
来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求。(P93)
5.基因工程原则上只能生产自然界中已存在的蛋白质，这些天然蛋白质是生物在长期进化过程中形成
的，它们的结构和功能符合特定物种生存的需要，却不一定完全符合人类生产和生活的需要。(P93)
[重要图解]
蛋白质工程的基本思路
蛋白质工程的基本思路是从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列
→找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因→获得所需要的蛋白质。(P94)
[易错提醒]
错点1：误认为基因工程可导致受体细胞或生物产生“新基因”或“新蛋白质”
精析：基因工程的实质是“基因重组”，它是将外源基因导入受体细胞，使该基因在受体细胞中表达——
由于“外源基因”是自然界已存在的“现成”基因，故基因工程并未产生新基因，因此目的基因表达时也
未产生新蛋白质，基因工程只不过是让受体细胞(或生物)实现了“外源基因的表达”。
第 4 章 生物技术的安全性与伦理问题
[必备知识]
1．对微生物的基因改造是基因工程中研究最
早、最广泛和取得实际应用成果最多的领域，这是
因为微生物具有生理结构和遗传物质简单、生长繁
殖快、对环境因素敏感和容易进行遗传物质操作等
优点。(P101)
2．在转基因研究工作中，科学家会采取很多方法防止基因污染。例如，我国科学家将来自玉米的α淀
粉酶基因与目的基因一起转入植物中，由于α淀粉酶基因可以阻断淀粉储藏使花粉失去活性，因而可以防
止转基因花粉的传播。(P102“相关信息”)
3．生殖性克隆是指通过克隆技术产生独立生存的新个体。治疗性克隆是指利用克隆技术产生特定的
细胞、组织和器官，用它们来修复或替代受损的细胞、组织和器官，从而达到治疗疾病的目的。两者有着
本质的区别。(P106)
4．有的伦理学家认为，生殖性克隆人是在人为地制造在心理上和社会地位上都不健全的人，严重地
违反了人类伦理道德，是克隆技术的滥用。(P107)5．我国政府一再重申四不原则：不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人实验。(P108)
6．生物武器包括致病菌类、病毒类和生化毒剂类等，例如，天花病毒、波特淋菌、霍乱弧菌和炭疽
杆菌都可以用来制造生物武器。生物武器的致病能力强、攻击范围广。它可以直接或者通过食物、生活必
需品和带菌昆虫等散布，经由呼吸道、消化道和皮肤等侵入人、畜体内，造成大规模伤亡，也能大量损害
植物。(P111)
[重要图解]
试管婴儿与“设计试管婴儿”
试管婴儿与“设计试管婴儿”都是有性生殖，都要通过①体外受精，并进行②体外早期胚胎培养和胚
胎移植，不同的是“设计试管婴儿”胚胎移植前需进行遗传学诊断。(P109“思考·讨论”)
[易错提醒]
易错点1：三个不同层次的克隆
精析：(1)分子水平：一般指DNA克隆，即DNA复制，如PCR技术。
(2)细胞水平：是指由一个单一的共同祖先细胞分裂形成一个细胞群体的过程，如动物细胞培养。
(3)个体水平：是指形成基因型完全相同的两个或更多的个体的过程，如扦插、嫁接等。
易错点2：混淆“生殖性克隆与治疗性克隆”、“试管婴儿技术与设计试管婴儿”等概念而出错
（1）生殖性克隆与治疗性克隆：生殖性克隆是指通过克隆技术产生独立生存的新个体。治疗性克隆是指
利用克隆技术产生特定的细胞、组织和器官，用它们来修复或替代受损的细胞、组织和器官，从而达到治
疗疾病的目的。（“选必三”P106“教材正文”）
（2）为解决不孕夫妇的生育问题而发明的试管婴儿技术，与“设计试管婴儿”的区别是：“设计19.试管
婴儿”实际上是指在将体外受精形成的胚胎植入母体前，根据人们的需要，将胚胎的细胞取出，进行特定
基因的检测;当检测结果符合人们的需要时，再把胚胎植入母体。一般我们所说的试管婴儿技术，不必经过
基因检测这一步骤。（“选必三”P109“思考•讨论”讨论1）
